Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Kwa sababu ya gharama za uendeshaji na maisha marefu ya injini, mkakati sahihi wa usimamizi wa mafuta ya injini ni muhimu sana.Nakala hii imeunda mkakati wa usimamizi wa mafuta kwa motors za induction ili kutoa uimara bora na kuboresha ufanisi.Kwa kuongeza, uhakiki wa kina wa maandiko juu ya njia za baridi za injini ulifanyika.Matokeo yake kuu, hesabu ya joto ya motor ya juu ya hewa-kilichopozwa asynchronous hutolewa, kwa kuzingatia shida inayojulikana ya usambazaji wa joto.Aidha, utafiti huu unapendekeza mbinu jumuishi yenye mikakati miwili au zaidi ya kupoeza ili kukidhi mahitaji ya sasa.Utafiti wa nambari wa mfano wa injini ya asynchronous ya 100 kW iliyopozwa hewa na modeli iliyoboreshwa ya usimamizi wa mafuta ya motor hiyo hiyo, ambapo ongezeko kubwa la ufanisi wa gari linapatikana kupitia mchanganyiko wa kupoeza hewa na mfumo wa kupoeza maji uliojumuishwa. kutekelezwa.Mfumo uliojumuishwa wa kupozwa kwa hewa na kupozwa kwa maji ulichunguzwa kwa kutumia matoleo ya SolidWorks 2017 na ANSYS Fluent 2021.Mitiririko mitatu tofauti ya maji (5 L/min, 10 L/min, na 15 L/min) ilichambuliwa dhidi ya injini za uingizaji hewa za kawaida zilizopozwa na kuthibitishwa kwa kutumia rasilimali zilizopo zilizochapishwa.Uchambuzi unaonyesha kuwa kwa viwango tofauti vya mtiririko (5 L/min, 10 L/min na 15 L/min mtawalia) tulipata upunguzaji wa joto unaolingana wa 2.94%, 4.79% na 7.69%.Kwa hiyo, matokeo yanaonyesha kuwa motor induction iliyoingia inaweza kupunguza joto kwa ufanisi ikilinganishwa na motor ya uingizaji hewa kilichopozwa.
Gari ya umeme ni moja wapo ya uvumbuzi muhimu wa sayansi ya kisasa ya uhandisi.Motors za umeme hutumiwa katika kila kitu kutoka kwa vyombo vya nyumbani hadi magari, ikiwa ni pamoja na viwanda vya magari na anga.Katika miaka ya hivi karibuni, umaarufu wa motors induction (AM) imeongezeka kutokana na torque yao ya juu ya kuanzia, udhibiti mzuri wa kasi na uwezo wa wastani wa overload (Mchoro 1).Mota za utangulizi hazifanyi balbu zako kung'aa tu, zinawasha vifaa vingi vya nyumbani kwako, kutoka kwa mswaki wako hadi Tesla yako.Nishati ya mitambo katika IM imeundwa na mawasiliano ya shamba la magnetic ya stator na vilima vya rotor.Kwa kuongeza, IM ni chaguo linalofaa kutokana na ugavi mdogo wa metali adimu duniani.Hata hivyo, hasara kuu ya ADs ni kwamba maisha na ufanisi wao ni nyeti sana kwa joto.Mitambo ya kuingiza umeme hutumia takriban 40% ya umeme wa ulimwengu, ambayo inapaswa kutufanya tufikirie kuwa kudhibiti matumizi ya nguvu ya mashine hizi ni muhimu.
Arrhenius equation inasema kwamba kwa kila 10 ° C kuongezeka kwa joto la uendeshaji, maisha ya injini nzima ni nusu.Kwa hiyo, ili kuhakikisha kuegemea na kuongeza tija ya mashine, ni muhimu kulipa kipaumbele kwa udhibiti wa joto wa shinikizo la damu.Hapo awali, uchanganuzi wa hali ya joto ulipuuzwa na wabunifu wa gari walizingatia shida kwenye pembezoni tu, kwa kuzingatia uzoefu wa muundo au vigeu vingine vya hali kama vile wiani wa sasa wa vilima, nk. Mbinu hizi husababisha utumiaji wa kando kubwa za usalama kwa hali mbaya zaidi- hali ya joto ya kesi, na kusababisha ongezeko la ukubwa wa mashine na hivyo kuongezeka kwa gharama.
Kuna aina mbili za uchambuzi wa joto: uchambuzi wa mzunguko wa lumped na mbinu za nambari.Faida kuu ya njia za uchambuzi ni uwezo wa kufanya mahesabu haraka na kwa usahihi.Hata hivyo, jitihada kubwa lazima zifanywe ili kufafanua mizunguko yenye usahihi wa kutosha ili kuiga njia za joto.Kwa upande mwingine, mbinu za nambari zimegawanywa takriban katika mienendo ya kiowevu cha hesabu (CFD) na uchanganuzi wa muundo wa joto (STA), zote zikitumia uchanganuzi wa kipengee cha mwisho (FEA).Faida ya uchambuzi wa nambari ni kwamba inakuwezesha kuiga jiometri ya kifaa.Walakini, usanidi wa mfumo na mahesabu wakati mwingine inaweza kuwa ngumu.Makala ya kisayansi yaliyojadiliwa hapa chini ni mifano iliyochaguliwa ya uchambuzi wa joto na umeme wa motors mbalimbali za kisasa za induction.Nakala hizi ziliwahimiza waandishi kusoma matukio ya joto katika motors za asynchronous na njia za kupoeza kwao.
Pil-Wan Han1 alikuwa akijishughulisha na uchanganuzi wa joto na sumakuumeme wa MI.Mbinu ya uchanganuzi wa saketi iliyoganda hutumika kwa uchanganuzi wa hali ya joto, na mbinu ya kipengee cha mwisho cha sumaku kinachotofautiana wakati hutumika kwa uchanganuzi wa sumakuumeme.Ili kutoa vizuri ulinzi wa overload ya mafuta katika matumizi yoyote ya viwanda, joto la upepo wa stator lazima likadiriwe kwa uaminifu.Ahmed et al.2 walipendekeza muundo wa hali ya juu wa mtandao wa joto kulingana na mambo ya ndani ya halijoto na halijoto.Uundaji wa mbinu za uundaji wa joto kwa madhumuni ya ulinzi wa mafuta ya viwandani hufaidika na suluhisho za uchambuzi na kuzingatia vigezo vya joto.
Nair et al.3 walitumia uchanganuzi wa pamoja wa 39 kW IM na uchanganuzi wa nambari ya 3D wa halijoto ili kutabiri usambazaji wa joto katika mashine ya umeme.Ying et al.4 walichanganua IM zilizopozwa na feni zilizofungwa kikamilifu (TEFC) kwa ukadiriaji wa halijoto ya 3D.Mwezi et al.5 ilisoma sifa za mtiririko wa joto wa IM TEFC kwa kutumia CFD.Mtindo wa mpito wa LPTN ulitolewa na Todd et al.6.Data ya majaribio ya halijoto hutumiwa pamoja na halijoto iliyokokotolewa inayotokana na muundo uliopendekezwa wa LPTN.Peter et al.7 walitumia CFD kujifunza mtiririko wa hewa unaoathiri tabia ya joto ya motors za umeme.
Cabral et al8 walipendekeza muundo rahisi wa joto wa IM ambapo halijoto ya mashine ilipatikana kwa kutumia mlingano wa uenezaji wa joto wa silinda.Nategh et al.9 walisoma mfumo wa gari unaojiingiza hewani kwa kutumia CFD ili kujaribu usahihi wa vijenzi vilivyoboreshwa.Kwa hivyo, masomo ya nambari na majaribio yanaweza kutumika kuiga uchambuzi wa joto wa motors za induction, ona tini.2.
Yinye et al.10 walipendekeza muundo wa kuboresha usimamizi wa joto kwa kutumia sifa za kawaida za joto za nyenzo za kawaida na vyanzo vya kawaida vya kupoteza sehemu ya mashine.Marco et al.11 waliwasilisha vigezo vya kuunda mifumo ya kupoeza na jaketi za maji za vijenzi vya mashine kwa kutumia modeli za CFD na LPTN.Yaohui et al.12 hutoa miongozo mbalimbali ya kuchagua mbinu ifaayo ya kupoeza na kutathmini utendakazi mapema katika mchakato wa kubuni.Nell et al.13 walipendekeza kutumia miundo ya uigaji wa sumakuumeme-mafuta kwa anuwai fulani ya thamani, kiwango cha maelezo na nguvu ya kukokotoa kwa tatizo la fizikia nyingi.Jean et al.14 na Kim et al.15 walisoma usambazaji wa halijoto ya injini ya uingizaji hewa iliyopozwa kwa kutumia uga wa 3D uliounganishwa wa FEM.Kokotoa data ya ingizo kwa kutumia uchanganuzi wa uga wa 3D eddy ili kupata hasara za Joule na uzitumie kwa uchanganuzi wa halijoto.
Michel et al.16 walilinganisha feni za kawaida za kupoeza katikati na feni za axial za miundo mbalimbali kupitia uigaji na majaribio.Mojawapo ya miundo hii ilipata maboresho madogo lakini muhimu katika ufanisi wa injini huku ikidumisha halijoto sawa ya uendeshaji.
Lu et al.17 walitumia mbinu sawa ya saketi ya sumaku pamoja na modeli ya Boglietti kukadiria hasara ya chuma kwenye shimoni ya moshi ya induction.Waandishi wanadhani kuwa usambazaji wa wiani wa magnetic flux katika sehemu yoyote ya msalaba ndani ya motor spindle ni sare.Walilinganisha njia yao na matokeo ya uchanganuzi wa vipengele na mifano ya majaribio.Njia hii inaweza kutumika kwa uchambuzi wa wazi wa MI, lakini usahihi wake ni mdogo.
18 inatoa mbinu mbalimbali za kuchanganua uwanja wa sumakuumeme wa motors za uingizaji wa mstari.Miongoni mwao, njia za kukadiria upotezaji wa nguvu katika reli tendaji na njia za kutabiri kupanda kwa joto kwa motors za uingizaji wa mstari wa traction zinaelezewa.Njia hizi zinaweza kutumika kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati ya injini za uingizaji wa mstari.
Zabdur na wenzake.19 ilichunguza utendakazi wa jaketi za kupoeza kwa kutumia njia ya nambari ya pande tatu.Jacket ya kupoeza hutumia maji kama chanzo kikuu cha kupoeza kwa IM ya awamu tatu, ambayo ni muhimu kwa nishati na joto la juu linalohitajika kwa kusukuma maji.Rippel na wengine.20 wameweka hati miliki mkabala mpya wa mifumo ya kupoeza kioevu inayoitwa upoaji wa kupita kiasi wa laminated, ambapo jokofu hutiririka kupita kinyume kupitia maeneo nyembamba yaliyoundwa na mashimo katika kila moja ya lamination ya sumaku.Deriszade et al.21 ilichunguza kwa majaribio upoaji wa injini za kuvuta katika tasnia ya magari kwa kutumia mchanganyiko wa ethilini glikoli na maji.Tathmini utendakazi wa michanganyiko mbalimbali kwa kutumia CFD na uchanganuzi wa kiowevu cha 3D.Utafiti wa uigaji uliofanywa na Boopathi et al.22 ulionyesha kuwa kiwango cha joto kwa injini zilizopozwa na maji (17-124°C) ni ndogo sana kuliko injini zilizopozwa hewa (104-250°C).Kiwango cha juu cha joto cha motor kilichopozwa na maji ya alumini kinapungua kwa 50.4%, na joto la juu la motor PA6GF30 lililopozwa na maji limepungua kwa 48.4%.Bezukov et al.23 walitathmini athari ya uundaji wa kiwango kwenye upitishaji wa joto wa ukuta wa injini na mfumo wa kupoeza kioevu.Uchunguzi umeonyesha kuwa filamu ya oksidi yenye unene wa 1.5 mm inapunguza uhamisho wa joto kwa 30%, huongeza matumizi ya mafuta na hupunguza nguvu za injini.
Tanguy et al.24 walifanya majaribio na viwango mbalimbali vya mtiririko, halijoto ya mafuta, kasi ya mzunguko na njia za kudunga injini za umeme zinazotumia mafuta ya kulainisha kama kipozezi.Uhusiano thabiti umeanzishwa kati ya kiwango cha mtiririko na ufanisi wa jumla wa kupoeza.Ha et al.25 walipendekeza kutumia nozzles za matone kama nozzles ili kusambaza sawasawa filamu ya mafuta na kuongeza ufanisi wa kupoeza injini.
Nandi et al.26 walichanganua athari za mabomba bapa yenye umbo la L kwenye utendaji wa injini na udhibiti wa halijoto.Sehemu ya evaporator ya bomba la joto imewekwa kwenye casing ya motor au kuzikwa kwenye shimoni la gari, na sehemu ya condenser imewekwa na kupozwa na kioevu kinachozunguka au hewa.Bellettre et al.27 ilisoma mfumo wa kupoeza wa kioevu-kioevu wa PCM kwa stator ya muda mfupi ya gari.PCM hutia mimba vichwa vinavyopinda, na kupunguza halijoto ya sehemu ya moto kwa kuhifadhi nishati fiche ya mafuta.
Kwa hivyo, utendaji wa motor na joto hutathminiwa kwa kutumia mikakati tofauti ya baridi, ona tini.3. Mizunguko hii ya baridi imeundwa ili kudhibiti joto la vilima, sahani, vichwa vya vilima, sumaku, mzoga na sahani za mwisho.
Mifumo ya baridi ya kioevu inajulikana kwa uhamisho wao wa joto wa ufanisi.Walakini, kusukuma kipozeo karibu na injini hutumia nishati nyingi, ambayo hupunguza pato la nguvu la injini.Mifumo ya kupoeza hewa, kwa upande mwingine, ni njia inayotumiwa sana kutokana na gharama ya chini na urahisi wa kuboresha.Hata hivyo, bado ni chini ya ufanisi kuliko mifumo ya baridi ya kioevu.Mbinu iliyojumuishwa inahitajika ambayo inaweza kuchanganya utendaji wa juu wa uhamishaji joto wa mfumo wa kupozwa kioevu na gharama ya chini ya mfumo wa kupozwa hewa bila kutumia nishati ya ziada.
Nakala hii inaorodhesha na kuchambua upotezaji wa joto katika AD.Utaratibu wa tatizo hili, pamoja na inapokanzwa na baridi ya motors induction, inaelezwa katika sehemu ya Kupoteza Joto katika Induction Motors kupitia Mikakati ya Baridi.Hasara ya joto ya msingi wa motor induction inabadilishwa kuwa joto.Kwa hiyo, makala hii inazungumzia utaratibu wa uhamisho wa joto ndani ya injini kwa uendeshaji na convection ya kulazimishwa.Uundaji wa halijoto wa IM kwa kutumia milinganyo ya mwendelezo, milinganyo ya joto ya Navier-Stokes/kasi na milinganyo ya nishati imeripotiwa.Watafiti walifanya tafiti za uchambuzi na nambari za joto za IM ili kukadiria hali ya joto ya vilima vya stator kwa madhumuni pekee ya kudhibiti utawala wa joto wa motor ya umeme.Makala haya yanaangazia uchanganuzi wa halijoto wa IM zilizopozwa kwa hewa na uchanganuzi wa halijoto wa IM zilizojumuishwa zilizopozwa na kupozwa kwa maji kwa kutumia uundaji wa CAD na uigaji Fasaha wa ANSYS.Na faida za joto za mfano ulioboreshwa uliojumuishwa wa mifumo ya hewa-kilichopozwa na kilichopozwa na maji huchambuliwa kwa undani.Kama ilivyoelezwa hapo juu, hati zilizoorodheshwa hapa sio muhtasari wa hali ya sanaa katika uwanja wa matukio ya joto na baridi ya motors induction, lakini zinaonyesha matatizo mengi ambayo yanahitaji kutatuliwa ili kuhakikisha uendeshaji wa kuaminika wa motors induction. .
Upotezaji wa joto kawaida hugawanywa katika upotezaji wa shaba, upotezaji wa chuma na upotezaji wa msuguano / mitambo.
Hasara za shaba ni matokeo ya kupokanzwa kwa Joule kwa sababu ya upinzani wa kondakta na inaweza kuhesabiwa kama 10.28:
ambapo q̇g ni joto linalozalishwa, mimi na Ve ni sasa ya kawaida na voltage, kwa mtiririko huo, na Re ni upinzani wa shaba.
Upotevu wa chuma, unaojulikana pia kama upotevu wa vimelea, ni aina ya pili kuu ya hasara ambayo husababisha hysteresis na hasara ya sasa ya eddy katika AM, inayosababishwa zaidi na uga wa sumaku unaobadilika wakati.Zinakadiriwa na mlinganyo uliopanuliwa wa Steinmetz, ambao vigawo vyake vinaweza kuzingatiwa mara kwa mara au kutofautiana kulingana na hali ya uendeshaji10,28,29.
ambapo Khn ni kipengele cha kupoteza hysteresis inayotokana na mchoro wa kupoteza msingi, Ken ni sababu ya kupoteza ya sasa ya eddy, N ni fahirisi ya harmonic, Bn na f ni msongamano wa kilele wa flux na mzunguko wa msisimko usio wa sinusoidal, kwa mtiririko huo.Mlinganyo ulio hapo juu unaweza kurahisishwa zaidi kama ifuatavyo10,29:
Miongoni mwao, K1 na K2 ni sababu kuu ya kupoteza na kupoteza kwa sasa ya eddy (qec), kupoteza kwa hysteresis (qh), na hasara ya ziada (qex), kwa mtiririko huo.
Upepo wa mzigo na hasara za msuguano ni sababu kuu mbili za hasara za mitambo katika IM.Hasara za upepo na msuguano ni 10,
Katika fomula, n ni kasi ya mzunguko, Kfb ni mgawo wa hasara za msuguano, D ni kipenyo cha nje cha rotor, l ni urefu wa rotor, G ni uzito wa rotor 10.
Utaratibu wa msingi wa uhamishaji wa joto ndani ya injini ni kupitia upitishaji na joto la ndani, kama ilivyoamuliwa na mlinganyo wa Poisson30 unaotumika kwa mfano huu:
Wakati wa operesheni, baada ya wakati fulani wakati motor inafikia hali ya kutosha, joto linalozalishwa linaweza kukadiriwa na inapokanzwa mara kwa mara ya joto la uso.Kwa hiyo, inaweza kuzingatiwa kuwa uendeshaji ndani ya injini unafanywa na kutolewa kwa joto la ndani.
Uhamisho wa joto kati ya mapezi na anga inayozunguka huchukuliwa kuwa kulazimishwa, wakati maji yanalazimishwa kuhamia mwelekeo fulani na nguvu ya nje.Convection inaweza kuonyeshwa kama 30:
ambapo h ni mgawo wa uhamishaji joto (W/m2 K), A ni eneo la uso, na ΔT ni tofauti ya halijoto kati ya uso wa uhamishaji joto na kijokofu kinachoelekea usoni.Nambari ya Nusselt (Nu) ni kipimo cha uwiano wa uhamisho wa joto wa convective na conductive perpendicular kwa mpaka na huchaguliwa kulingana na sifa za laminar na mtiririko wa msukosuko.Kulingana na mbinu ya majaribio, nambari ya Nusselt ya mtiririko wa misukosuko kawaida huhusishwa na nambari ya Reynolds na nambari ya Prandtl, iliyoonyeshwa kama 30:
ambapo h ni mgawo wa uhamishaji joto unaopitisha (W/m2 K), l ni urefu wa tabia, λ ni upitishaji wa joto wa giligili (W/m K), na nambari ya Prandtl (Pr) ni kipimo cha uwiano wa mgawo wa uenezaji wa kasi kwa utengamano wa mafuta (au kasi na unene wa jamaa wa safu ya mpaka wa mafuta), hufafanuliwa kama 30:
ambapo k na cp ni conductivity ya mafuta na uwezo maalum wa joto wa kioevu, kwa mtiririko huo.Kwa ujumla, hewa na maji ni baridi ya kawaida kwa motors za umeme.Sifa ya kioevu ya hewa na maji kwenye joto iliyoko imeonyeshwa kwenye Jedwali 1.
Uundaji wa mafuta ya IM unategemea mawazo yafuatayo: hali ya uthabiti ya 3D, mtiririko wa msukosuko, hewa ni gesi bora, mionzi isiyo na maana, kiowevu cha Newton, kiowevu kisichoshinikizwa, hali ya kutoteleza, na sifa zisizobadilika.Kwa hivyo, milinganyo ifuatayo inatumika kutimiza sheria za uhifadhi wa wingi, kasi na nishati katika eneo la kioevu.
Katika hali ya jumla, equation ya uhifadhi wa wingi ni sawa na mtiririko wa wingi wa wavu ndani ya seli na kioevu, iliyoamuliwa na formula:
Kwa mujibu wa sheria ya pili ya Newton, kiwango cha mabadiliko ya kasi ya chembe ya kioevu ni sawa na jumla ya nguvu zinazofanya kazi juu yake, na equation ya uhifadhi wa kasi ya jumla inaweza kuandikwa katika fomu ya vector kama:
Maneno ∇p, ∇∙τij, na ρg katika mlingano ulio hapo juu yanawakilisha shinikizo, mnato, na mvuto, mtawalia.Vyombo vya kupoeza (hewa, maji, mafuta, n.k.) vinavyotumika kama vipozezi kwenye mashine kwa ujumla huchukuliwa kuwa vya Newton.Milinganyo iliyoonyeshwa hapa inajumuisha tu uhusiano wa kimstari kati ya mkazo wa kukatwakatwa na mwinuko wa kasi (kiwango cha mkazo) unaoendana na mwelekeo wa kukatwa.Kwa kuzingatia mnato wa mara kwa mara na mtiririko thabiti, equation (12) inaweza kubadilishwa hadi 31:
Kwa mujibu wa sheria ya kwanza ya thermodynamics, kiwango cha mabadiliko katika nishati ya chembe ya kioevu ni sawa na jumla ya joto la wavu linalozalishwa na chembe ya kioevu na nguvu ya wavu inayozalishwa na chembe ya kioevu.Kwa mtiririko wa mnato unaogandana wa Newton, mlingano wa kuhifadhi nishati unaweza kuonyeshwa kama31:
ambapo Cp ni uwezo wa joto kwa shinikizo la mara kwa mara, na neno ∇ ∙ (k∇T) linahusiana na upitishaji wa joto kupitia mpaka wa seli kioevu, ambapo k inaashiria upitishaji wa joto.Ubadilishaji wa nishati ya mitambo kuwa joto huzingatiwa kulingana na \(\varnothing\) (yaani, kazi ya utawanyiko wa viscous) na hufafanuliwa kama:
Ambapo \(\rho\) ni msongamano wa kioevu, \(\mu\) ni mnato wa kioevu, u, v na w ni uwezo wa mwelekeo x, y, z wa kasi ya kioevu, kwa mtiririko huo.Neno hili linaelezea ubadilishaji wa nishati ya mitambo kuwa nishati ya joto na inaweza kupuuzwa kwa sababu ni muhimu tu wakati mnato wa maji ni wa juu sana na kasi ya kasi ya maji ni kubwa sana.Katika kesi ya mtiririko thabiti, joto maalum la mara kwa mara na conductivity ya mafuta, equation ya nishati inabadilishwa kama ifuatavyo:
Milinganyo hii ya kimsingi hutatuliwa kwa mtiririko wa lamina katika mfumo wa kuratibu wa Cartesian.Walakini, kama shida zingine nyingi za kiufundi, uendeshaji wa mashine za umeme unahusishwa kimsingi na mtiririko wa msukosuko.Kwa hivyo, milinganyo hii inarekebishwa ili kuunda mbinu ya wastani ya Reynolds Navier-Stokes (RANS) ya uundaji wa misukosuko.
Katika kazi hii, mpango wa ANSYS FLUENT 2021 wa modeli ya CFD na masharti ya mipaka ulichaguliwa, kama vile mfano uliozingatiwa: injini ya asynchronous na baridi ya hewa yenye uwezo wa 100 kW, kipenyo cha rotor 80.80 mm, kipenyo ya stator 83.56 mm (ndani) na 190 mm (nje), pengo la hewa la 1.38 mm, urefu wa jumla wa 234 mm, kiasi , unene wa mbavu 3 mm..
Muundo wa injini ya SolidWorks iliyopozwa kwa hewa kisha huletwa ndani ya ANSYS Fasaha na kuigwa.Kwa kuongeza, matokeo yaliyopatikana yanaangaliwa ili kuhakikisha usahihi wa simulation iliyofanywa.Kwa kuongezea, IM iliyojumuishwa ya hewa na maji iliyopozwa iliundwa kwa kutumia programu ya SolidWorks 2017 na kuigwa kwa kutumia programu ya ANSYS Fluent 2021 (Mchoro 4).
Muundo na vipimo vya mtindo huu vimeongozwa na mfululizo wa alumini wa Siemens 1LA9 na umewekwa katika SolidWorks 2017. Mfano huo umebadilishwa kidogo ili kukidhi mahitaji ya programu ya simulation.Rekebisha miundo ya CAD kwa kuondoa sehemu zisizotakikana, kuondoa minofu, chembechembe na mengine mengi unapounda muundo wa ANSYS Workbench 2021.
Ubunifu wa kubuni ni koti ya maji, ambayo urefu wake uliamua kutoka kwa matokeo ya simulation ya mfano wa kwanza.Baadhi ya mabadiliko yamefanywa kwa simulation ya koti la maji ili kupata matokeo bora wakati wa kutumia kiuno katika ANSYS.Sehemu mbalimbali za IM zinaonyeshwa kwenye mtini.5a–f.
(A).Msingi wa rotor na shimoni la IM.(b) Msingi wa stator wa IM.(c) Ufungaji wa stator wa IM.(d) Muundo wa nje wa MI.(e) Jaketi la maji la IM.f) mchanganyiko wa mifano ya IM iliyopozwa hewa na maji.
Shabiki iliyowekwa kwenye shimoni hutoa mtiririko wa hewa mara kwa mara wa 10 m / s na joto la 30 ° C juu ya uso wa mapezi.Thamani ya kiwango huchaguliwa kwa nasibu kulingana na uwezo wa shinikizo la damu iliyochambuliwa katika makala hii, ambayo ni kubwa zaidi kuliko ilivyoonyeshwa katika maandiko.Eneo la moto linajumuisha rotor, stator, vilima vya stator na baa za ngome za rotor.Vifaa vya stator na rotor ni chuma, vilima na vijiti vya ngome ni shaba, sura na mbavu ni alumini.Joto linalozalishwa katika maeneo haya linatokana na matukio ya sumakuumeme, kama vile joto la Joule wakati mkondo wa nje unapitishwa kupitia koili ya shaba, na vile vile mabadiliko katika uwanja wa sumaku.Viwango vya kutolewa kwa joto vya vipengele mbalimbali vilichukuliwa kutoka kwa maandiko mbalimbali yanayopatikana kwa IM 100 kW.
IMs zilizounganishwa za hewa-kilichopozwa na kilichopozwa na maji, pamoja na hali zilizo hapo juu, pia zilijumuisha koti la maji, ambalo uwezo wa uhamisho wa joto na mahitaji ya nguvu ya pampu zilichambuliwa kwa viwango mbalimbali vya mtiririko wa maji (5 l/min, 10 l/min. na 15 l / min).Valve hii ilichaguliwa kama valve ya chini, kwani matokeo hayakubadilika sana kwa mtiririko chini ya 5 L / min.Kwa kuongeza, kiwango cha mtiririko wa 15 L / min kilichaguliwa kama thamani ya juu, kwani nguvu ya kusukuma iliongezeka kwa kiasi kikubwa licha ya ukweli kwamba joto liliendelea kushuka.
Miundo mbalimbali ya IM ililetwa ndani ya ANSYS Fasaha na kuhaririwa zaidi kwa kutumia ANSYS Design Modeler.Zaidi ya hayo, casing yenye umbo la sanduku yenye vipimo vya 0.3 × 0.3 × 0.5 m ilijengwa karibu na AD ili kuchambua harakati za hewa karibu na injini na kujifunza kuondolewa kwa joto kwenye anga.Uchambuzi kama huo ulifanyika kwa IM zilizounganishwa za hewa na maji.
Muundo wa IM umeundwa kwa kutumia mbinu za nambari za CFD na FEM.Meshes hujengwa katika CFD ili kugawanya kikoa katika idadi fulani ya vipengele ili kupata suluhisho.Meshes ya Tetrahedral yenye ukubwa unaofaa wa kipengele hutumiwa kwa jiometri tata ya jumla ya vipengele vya injini.Miingiliano yote ilijazwa na tabaka 10 ili kupata matokeo sahihi ya uhamishaji joto wa uso.Jiometri ya gridi ya mifano miwili ya MI inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo.6a, b.
Equation ya nishati inakuwezesha kusoma uhamisho wa joto katika maeneo mbalimbali ya injini.Muundo wa misukosuko wa K-epsilon wenye vitendaji vya kawaida vya ukuta ulichaguliwa ili kutoa mfano wa misukosuko kwenye uso wa nje.Mfano huo unazingatia nishati ya kinetic (Ek) na uharibifu wa turbulent (epsilon).Shaba, alumini, chuma, hewa na maji vilichaguliwa kwa sifa zao za kawaida kwa matumizi katika matumizi yao.Viwango vya upotezaji wa joto (tazama Jedwali 2) hutolewa kama pembejeo, na hali tofauti za eneo la betri zimewekwa kuwa 15, 17, 28, 32. Kasi ya hewa juu ya kesi ya motor iliwekwa kwa 10 m / s kwa mifano yote ya motor, na katika Aidha, viwango vitatu tofauti vya maji vilizingatiwa kwa jaketi la maji (5 l/min, 10 l/min na 15 l/min).Kwa usahihi zaidi, mabaki ya milinganyo yote yaliwekwa sawa na 1 × 10–6.Chagua algoriti RAHISI (Nusu-Implicit ya Milinganyo ya Shinikizo) ili kutatua milinganyo ya Navier Prime (NS).Baada ya uanzishaji wa mseto kukamilika, usanidi utaendesha marudio 500, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7.
Muda wa kutuma: Jul-24-2023